液壓支架用液現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

任玉飛

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司上海研究院

我國(guó)能源礦產(chǎn)的基本國(guó)情是“富煤、貧油、少氣”，根據(jù)自然資源部發(fā)布的《中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告2022》顯示：2021年，我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量為2 078.85億t[1]。同時(shí)，煤炭在我國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)中具有重要地位。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2022年2月28日發(fā)布的《中華人民共和國(guó)2021年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示：2021年，全國(guó)原煤產(chǎn)量為41.3億t，煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56.0%?！笆奈濉奔敖窈蟾L(zhǎng)時(shí)期，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求將保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，油氣對(duì)外依存度較高，新能源不夠穩(wěn)定，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以根本改變。煤炭為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生用能提供了堅(jiān)實(shí)可靠保障，其在能源安全穩(wěn)定供應(yīng)中的“壓艙石”不可替代。

我國(guó)煤炭開(kāi)采設(shè)備以綜合采掘設(shè)備為核心，主要包括：液壓支架、掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)，合稱(chēng)“三機(jī)一架”，在一個(gè)采煤工作面中，一般有百余臺(tái)液壓支架、一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)、一臺(tái)采煤機(jī)和一臺(tái)刮板輸送機(jī)。液壓支架作為綜合機(jī)械化采煤必不可少的組成單元，其工作性能會(huì)直接影響煤礦的生產(chǎn)效率和安全。而液壓支架的支撐、推溜、移動(dòng)、升降以及過(guò)載保護(hù)等動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)都需要借助液壓支架用液，故液壓支架用液又被稱(chēng)為液壓支架系統(tǒng)的“血液”。

準(zhǔn)入規(guī)則

液壓支架用液目前普遍為液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油配制的高含水液壓液。根據(jù)國(guó)家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布的《執(zhí)行安全標(biāo)志管理的礦用產(chǎn)品目錄》顯示，液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油是作為難燃液的一種納入安全標(biāo)志管理。因此液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油只有通過(guò)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心的相關(guān)技術(shù)審查、產(chǎn)品抽樣檢驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審（包括原材料、生產(chǎn)、采購(gòu)、資質(zhì)、相關(guān)程序作業(yè)文件審查）等諸多程序認(rèn)證，取得“礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書(shū)”后，才能進(jìn)入煤礦井下使用[2]。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

目前液壓支架用濃縮液或液壓支架用乳化油執(zhí)行煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T 76—2011《液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液的范圍、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、包裝、運(yùn)輸、貯存、人工硬水配制要求等。具體技術(shù)要求見(jiàn)表1。為保證產(chǎn)品在煤礦的安全應(yīng)用，該標(biāo)準(zhǔn)提出了近20項(xiàng)苛刻的技術(shù)要求。MT/T 76—2011原為強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)安監(jiān)總煤裝（2017）125號(hào)和《關(guān)于印發(fā)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)整合精簡(jiǎn)結(jié)論的通知》（國(guó)標(biāo)委綜合函[2017]4號(hào)），自2017年11月10日起，該標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

表1 液壓支架用乳化油、濃縮液及其高含水液壓液的技術(shù)要求

根 據(jù) MT/T 76—2011標(biāo) 準(zhǔn)，可以按高含水液壓液的類(lèi)型將產(chǎn)品分為乳化油和濃縮液兩大類(lèi)（出廠時(shí)均為濃縮狀態(tài)）。每類(lèi)產(chǎn)品又可以按適用水質(zhì)的最高硬度再分成8個(gè)等級(jí)，分別為5、10、15、20、25、30、35、40[3]。40 級(jí)產(chǎn)品除部分特殊高礦化度煤礦外，基本能夠覆蓋國(guó)內(nèi)煤礦的使用要求。

市場(chǎng)現(xiàn)狀和使用中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法

市場(chǎng)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)液壓支架用濃縮液和液壓支架用乳化油生產(chǎn)企業(yè)共有115家（通過(guò)國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心網(wǎng)站查詢(xún)統(tǒng)計(jì)結(jié)果），在國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心認(rèn)證個(gè)數(shù)為液壓支架用濃縮液351個(gè)，液壓支架用乳化油324個(gè)，平均每家在國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志中心認(rèn)證型號(hào)為5.8個(gè)。液壓支架用濃縮液認(rèn)證個(gè)數(shù)要多于液壓支架用乳化油，液壓支架用濃縮液已逐步占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。少數(shù)煤礦因使用習(xí)慣及歷史原因仍?xún)A向使用液壓支架用乳化油。產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)都是國(guó)內(nèi)企業(yè)，國(guó)外供應(yīng)商只有少數(shù)幾家。

市場(chǎng)主要集中在山西、陜西、貴州、河南、新疆、內(nèi)蒙、安徽等產(chǎn)煤大省，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。產(chǎn)品的抗硬水能力主要集中在10～20級(jí)，目前適用水質(zhì)硬度最高等級(jí)的產(chǎn)品為40級(jí)。常見(jiàn)推薦使用濃度為4%和5%，以5%為主[4]。

使用中常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法

目前，液壓支架用液使用中常見(jiàn)問(wèn)題主要是液壓支架系統(tǒng)發(fā)生銹蝕以及液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生堵塞。

液壓支架系統(tǒng)發(fā)生銹蝕的主要原因有：

◇產(chǎn)品實(shí)際使用濃度低于產(chǎn)品規(guī)定使用濃度，從而無(wú)法有效發(fā)揮產(chǎn)品的防銹性能；

◇產(chǎn)品配液用水主要是礦井水，水質(zhì)不穩(wěn)定或水處理設(shè)備未發(fā)揮作用，導(dǎo)致配液用水水質(zhì)發(fā)生變化。

液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生堵塞的主要原因有：

◇配液用水中有顆粒狀或絮狀等雜質(zhì)；

◇產(chǎn)品實(shí)際使用濃度低于產(chǎn)品規(guī)定使用濃度，導(dǎo)致在用液穩(wěn)定性不佳，不能有效發(fā)揮產(chǎn)品的抗硬水性能；

◇液壓支架液循環(huán)系統(tǒng)密封不好，有煤灰等雜質(zhì)混入；

◇產(chǎn)品配液用水水質(zhì)發(fā)生變化。

上述問(wèn)題的解決辦法如下：

◇針對(duì)產(chǎn)品使用濃度低于規(guī)定使用濃度，導(dǎo)致在用液穩(wěn)定性不佳，不能有效發(fā)揮產(chǎn)品防銹性能和抗硬水性能的問(wèn)題。建議在使用中嚴(yán)格要求配液人員必須按照規(guī)定使用濃度控制在用液濃度，使用折光儀定期做好配液濃度監(jiān)測(cè)，每班均專(zhuān)人負(fù)責(zé)，并安排人員進(jìn)行不定期檢查。注意不同廠家或者不同型號(hào)產(chǎn)品在相同濃度下折光讀數(shù)可能不同，需按廠家實(shí)際推薦執(zhí)行[5]；

◇針對(duì)產(chǎn)品配液用水水質(zhì)發(fā)生變化導(dǎo)致液壓支架系統(tǒng)發(fā)生銹蝕或堵塞的問(wèn)題。建議采用相對(duì)穩(wěn)定的水源并做好水質(zhì)的定期檢測(cè)，同時(shí)定期檢查維護(hù)水處理設(shè)備，若有變化及時(shí)取現(xiàn)場(chǎng)配液用水與產(chǎn)品進(jìn)行適應(yīng)性驗(yàn)證，若按MT/T 76—2011標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證出現(xiàn)穩(wěn)定性或防銹性等不合格問(wèn)題，可提高驗(yàn)證濃度或加強(qiáng)水質(zhì)處理或重新選擇產(chǎn)品與水質(zhì)進(jìn)行適應(yīng)性驗(yàn)證，以滿(mǎn)足實(shí)際使用要求；

◇針對(duì)配液用水中有雜質(zhì)，導(dǎo)致液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生堵塞的問(wèn)題，建議加強(qiáng)對(duì)配液用水的處理或更換配液用水來(lái)源；

◇針對(duì)液壓支架液循環(huán)系統(tǒng)密封不好，有雜質(zhì)混入，導(dǎo)致液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生堵塞的問(wèn)題，建議每班均專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查泵站液箱等是否密閉，并定期清洗，避免煤粉及其他雜質(zhì)進(jìn)入液箱，從而造成液壓支架過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生堵塞。

發(fā)展趨勢(shì)或探索

隨著煤礦數(shù)字化智能化建設(shè)向縱深推進(jìn)，智能化采掘工作面將保持持續(xù)快速增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年全行業(yè)已建成813個(gè)智能化采掘工作面，同比2020年大幅增加64.6%。隨著智能化采掘工作面的快速增長(zhǎng)，井工煤礦電液控制液壓支架快速應(yīng)用成為必然趨勢(shì)。相比老式普通液壓支架，電液控制液壓支架提高了自動(dòng)化性能，工作面生產(chǎn)效率大大提高。同時(shí)，電液控制液壓支架的過(guò)濾精度相比傳統(tǒng)液壓支架有顯著提高，達(dá)到25 μm[6]。其對(duì)液壓支架用液在過(guò)濾性和穩(wěn)定性等方面有更高的要求，故未來(lái)穩(wěn)定性好、過(guò)濾性佳的液壓支架用液產(chǎn)品使用比例將越來(lái)越大。

隨著環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，對(duì)環(huán)境友好的液壓支架用液也是未來(lái)的發(fā)展方向之一。

此外，從公開(kāi)報(bào)道來(lái)看，目前有嘗試通過(guò)設(shè)備升級(jí)，使用純水（水經(jīng)過(guò)多級(jí)凈化處理）代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓支架用液以及作為“三機(jī)”的動(dòng)力源，解決井下開(kāi)采污染難題。主要采取兩方面措施：

◇利用純水不產(chǎn)生電解質(zhì)腐蝕以及不導(dǎo)電的特性。將水中的導(dǎo)電離子、雜質(zhì)等去除，從而將普通水變?yōu)榧兯鳛橐簤褐Ъ芄ぷ鹘橘|(zhì)，以解決液壓元件生銹的問(wèn)題。

◇選用自潤(rùn)滑和耐腐蝕材料，并對(duì)材料進(jìn)行耐磨性和抗蝕性等方面的改進(jìn)。

目前已有三套純水介質(zhì)液壓系統(tǒng)在國(guó)家能源集團(tuán)神東公司應(yīng)用，另有一套2022年7月31日已交付山西忻州神達(dá)大橋溝煤業(yè)。該嘗試為后續(xù)液壓支架用液及其他礦用潤(rùn)滑油產(chǎn)品的發(fā)展帶來(lái)了很大的不確定性，需保持關(guān)注。

結(jié)論

☆液壓支架用液作為液壓支架系統(tǒng)的“血液”，其市場(chǎng)準(zhǔn)入和技術(shù)要求均非常嚴(yán)格。

☆目前，產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)都是國(guó)內(nèi)企業(yè)，國(guó)外供應(yīng)商只有少數(shù)幾家。液壓支架用濃縮液已逐步占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。對(duì)于液壓支架用液使用中存在的問(wèn)題，需及時(shí)解決，避免發(fā)生安全事故。

☆未來(lái)需重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品的穩(wěn)定性、過(guò)濾性、環(huán)保性及純水液壓系統(tǒng)等新的技術(shù)動(dòng)態(tài)。